自動(dòng)控制原理 第3版 教學(xué)大綱、授課計(jì)劃

《自動(dòng)控制原理》課程教學(xué)大綱課程名稱：自動(dòng)控制原理課程編碼：1學(xué)分：4.5總學(xué)時(shí)：72理論學(xué)時(shí)：60實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：12上機(jī)學(xué)時(shí)：0實(shí)踐學(xué)時(shí)：0開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目總數(shù)6個(gè)；其中：必選（6）個(gè)，任選（0）個(gè)開(kāi)課單位：物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院自動(dòng)化系適用專業(yè)：自動(dòng)化一、課程的性質(zhì)、目的1.性質(zhì)：本課程是自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)核心課程和主要課程。2.目的：通過(guò)本課程全部教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，加深學(xué)生對(duì)自動(dòng)化領(lǐng)域基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握，學(xué)會(huì)利用基本的經(jīng)典控制理論解決簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的建模、分析和設(shè)計(jì)問(wèn)題，并通過(guò)課內(nèi)教學(xué)討論、模擬電路實(shí)驗(yàn)和課外計(jì)算機(jī)模擬仿真，初步建立學(xué)生的自動(dòng)控制系統(tǒng)綜合分析和設(shè)計(jì)技能，為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)以及今后從事各項(xiàng)工程技術(shù)工作奠定必要的基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)目標(biāo)1.理解控制系統(tǒng)的基本概念、基本組成、基本要求和控制方式，對(duì)控制系統(tǒng)的工程應(yīng)用背景、研究目的和解決問(wèn)題的方法建立基本認(rèn)識(shí)；(支撐畢業(yè)要求2.1：能夠識(shí)別和判斷出自動(dòng)控制系統(tǒng)中所有的被控對(duì)象和關(guān)鍵變量，以及工程約束條件。)2.掌握利用牛頓定律、基爾霍夫定律和拉普拉斯變換等方法，對(duì)線性系統(tǒng)的積分、微分、慣性和延遲等典型環(huán)節(jié)進(jìn)行建模和特性分析，并熟練掌握將多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)綜合成信號(hào)流圖、結(jié)構(gòu)圖和傳遞函數(shù)等數(shù)學(xué)模型的方法，掌握數(shù)學(xué)模型的等效變換和簡(jiǎn)化方法；(2.2針對(duì)復(fù)雜工程項(xiàng)目中的自動(dòng)控制問(wèn)題，能夠基于科學(xué)原理，選擇合適的方法建立數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)工程環(huán)境進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化)3.掌握利用時(shí)域法、復(fù)域法、頻域法、描述函數(shù)法和相平面等方法，對(duì)不同的連續(xù)和離散線性系統(tǒng)，以及非線性系統(tǒng)模型進(jìn)行穩(wěn)定性分析和動(dòng)態(tài)性能計(jì)算；(支撐畢業(yè)要求1.3：能夠針對(duì)復(fù)雜工程環(huán)境下的自動(dòng)控制問(wèn)題，在提出解決方案過(guò)程中，合理運(yùn)用工程基礎(chǔ)和自動(dòng)化專業(yè)知識(shí))4.理解控制系統(tǒng)的校正設(shè)計(jì)方法，能針對(duì)系統(tǒng)的不同性能指標(biāo)要求，選擇合適的串聯(lián)、反饋和復(fù)合校正設(shè)計(jì)方案和控制器結(jié)構(gòu)，并能夠進(jìn)行校正設(shè)計(jì)方案的分析和比較。(支撐畢業(yè)要求2.3：能夠利用專業(yè)知識(shí)和文獻(xiàn)研究，合理分析自動(dòng)控制系統(tǒng)模型，獲得解決復(fù)雜工程問(wèn)題的有效結(jié)論）5.掌握線性系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)和典型非線性環(huán)節(jié)的模擬電路實(shí)現(xiàn)方法，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證各環(huán)節(jié)的參數(shù)變化對(duì)其動(dòng)態(tài)特性的影響，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋；（支撐畢業(yè)要求4.2：能夠基于科學(xué)原理，采用科學(xué)方法對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的測(cè)量、控制、執(zhí)行等單元制定實(shí)驗(yàn)方案，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋）6.理解實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求，根據(jù)基本原理熟練應(yīng)用相關(guān)仿真軟件和模擬電路建立線性和非線性系統(tǒng)模型，驗(yàn)證系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，設(shè)計(jì)綜合性控制方案，并對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行歸納與分析。(支撐畢業(yè)要求4.3：能夠綜合運(yùn)用自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)，對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的綜合性問(wèn)題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行整理、歸納和分析)7.能熟練利用Matlab仿真軟件，進(jìn)行控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)性能分析和控制系統(tǒng)的校正分析，明確與實(shí)際控制系統(tǒng)的區(qū)別和聯(lián)系，為實(shí)際控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。（支撐畢業(yè)要求5.3：能夠使用計(jì)算機(jī)仿真工具，對(duì)復(fù)雜工程中的自動(dòng)控制問(wèn)題進(jìn)行模擬或預(yù)測(cè)，并且能夠理解計(jì)算機(jī)仿真與實(shí)際工程的聯(lián)系和區(qū)別。）8.通過(guò)全班學(xué)生分組，討論自動(dòng)控制系統(tǒng)的建模、分析和設(shè)計(jì)問(wèn)題，能夠比較各種控制系統(tǒng)性能和設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣，進(jìn)一步提升團(tuán)結(jié)協(xié)作、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。（支撐畢業(yè)要求9.1：具備良好的身體素質(zhì)，健康的心理狀態(tài),能主動(dòng)與團(tuán)隊(duì)成員溝通合作，高效完成團(tuán)隊(duì)分配的任務(wù)）課程培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成表課程目標(biāo)畢業(yè)要求教學(xué)內(nèi)容教學(xué)手段考核方式考核文檔1.理解控制系統(tǒng)的基本概念、基本組成、基本要求和控制方式，對(duì)控制系統(tǒng)的工程應(yīng)用背景、研究目的和問(wèn)題解決方法建立基本認(rèn)識(shí)；2.1：能夠識(shí)別和判斷出自動(dòng)控制系統(tǒng)中所有的被控對(duì)象和關(guān)鍵變量，以及工程約束條件。第1章正確理解自動(dòng)控制系統(tǒng)的一般概念、基本要求、分類方法和閉環(huán)控制系統(tǒng)基本組成，掌握負(fù)反饋概念，并進(jìn)行實(shí)例分析課堂授課主題討論課后答疑網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)隨堂提問(wèn)課后練習(xí)討論表現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)測(cè)驗(yàn)期末試卷課后作業(yè)2.掌握利用牛頓定律、基爾霍夫定律和拉普拉斯變換等方法對(duì)線性系統(tǒng)的積分、微分、慣性和延遲等典型環(huán)節(jié)，進(jìn)行建模和特性分析，并熟練掌握將多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)綜合成信號(hào)流圖、結(jié)構(gòu)圖和傳遞函數(shù)等數(shù)學(xué)模型的方法，掌握數(shù)學(xué)模型的等效變換和簡(jiǎn)化方法；2.2針對(duì)復(fù)雜工程項(xiàng)目中的自動(dòng)控制問(wèn)題，能夠基于科學(xué)原理，選擇合適的方法建立數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)工程環(huán)境進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化第2章掌握控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立方法與結(jié)構(gòu)框圖、信號(hào)流圖等表示方式，會(huì)對(duì)由多個(gè)典型環(huán)節(jié)綜合而成的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化和傳遞函數(shù)求解；課前預(yù)習(xí)課堂授課主題討論課后答疑網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)隨堂提問(wèn)課后練習(xí)討論表現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)測(cè)驗(yàn)期末試卷課后作業(yè)3.掌握利用時(shí)域法、復(fù)域法、頻域法、描述函數(shù)法和相平面等方法，對(duì)不同的連續(xù)和離散線性系統(tǒng)，以及非線性系統(tǒng)模型進(jìn)行穩(wěn)定性分析和動(dòng)態(tài)性能計(jì)算；1.3能夠針對(duì)復(fù)雜工程環(huán)境下的自動(dòng)控制問(wèn)題，在提出解決方案過(guò)程中，合理運(yùn)用工程基礎(chǔ)和自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)第3章掌握連續(xù)系統(tǒng)的時(shí)域穩(wěn)定性判據(jù)、動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算方法第4章重點(diǎn)掌握連續(xù)系統(tǒng)根軌跡繪制方法，系統(tǒng)模型參數(shù)變化對(duì)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能的影響第5章重點(diǎn)掌握連續(xù)系統(tǒng)奈奎斯特圖和Ｂｏｄｅ圖的繪制方法和穩(wěn)定判據(jù)，頻域性能指標(biāo)的計(jì)算第7章掌握描述函數(shù)法和相平面法分析非線性控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和自激振蕩第8章掌握離散采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)、動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算方法課前預(yù)習(xí)課堂授課主題討論課后答疑網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)隨堂提問(wèn)討論表現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)測(cè)驗(yàn)期末試卷課后作業(yè)4.理解控制系統(tǒng)的校正設(shè)計(jì)方法，并能針對(duì)系統(tǒng)的不同性能指標(biāo)要求選擇合適的串聯(lián)、反饋和復(fù)合校正設(shè)計(jì)方案和控制器結(jié)構(gòu)，并能夠進(jìn)行校正設(shè)計(jì)方案分析和比較。2.3能夠利用專業(yè)知識(shí)和文獻(xiàn)研究，合理分析自動(dòng)控制系統(tǒng)模型，獲得解決復(fù)雜工程問(wèn)題的有效結(jié)論第6章正確理解控制系統(tǒng)校正的基本含義，熟練掌握串聯(lián)校正、反饋校正和符合校正的原理和基本方法課前預(yù)習(xí)課堂授課主題討論課后答疑網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)隨堂提問(wèn)討論表現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)測(cè)驗(yàn)期末試卷課后作業(yè)5.掌握線性系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)和非線性環(huán)節(jié)的模擬電路實(shí)現(xiàn)方法，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證各環(huán)節(jié)的參數(shù)變化對(duì)其動(dòng)態(tài)特性的影響，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋；4.2能夠基于科學(xué)原理，采用科學(xué)方法對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的測(cè)量、控制、執(zhí)行等單元制定實(shí)驗(yàn)方案，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋實(shí)驗(yàn)1典型環(huán)節(jié)的電路模擬實(shí)驗(yàn)5繼電型非線性系統(tǒng)的性能分析模擬電路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)報(bào)告6.理解實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求，根據(jù)基本原理熟練應(yīng)用模擬電路建立線性和非線性系統(tǒng)模型，驗(yàn)證系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，設(shè)計(jì)綜合性控制方案，并對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行歸納與分析。4.3能夠綜合運(yùn)用自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)，對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的綜合性問(wèn)題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行整理、歸納和分析實(shí)驗(yàn)2二階系統(tǒng)和高階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性分析實(shí)驗(yàn)3線性定常系統(tǒng)的幾種常用串聯(lián)校正設(shè)計(jì)方法實(shí)驗(yàn)4控制系統(tǒng)的綜合性設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)6離散采樣控制系統(tǒng)分析模擬電路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作課外仿真實(shí)訓(xùn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)報(bào)告7.能熟練利用Matlab仿真軟件，進(jìn)行控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)性能分析和控制系統(tǒng)的校正分析，明確與實(shí)際控制系統(tǒng)的區(qū)別和聯(lián)系，為實(shí)際控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。5.3能夠使用計(jì)算機(jī)仿真工具，對(duì)復(fù)雜工程中的自動(dòng)控制問(wèn)題進(jìn)行模擬或預(yù)測(cè)，并且能夠理解計(jì)算機(jī)仿真與實(shí)際工程的聯(lián)系和區(qū)別課外MATLAB仿真實(shí)訓(xùn)課外仿真實(shí)訓(xùn)仿真技能課外仿真實(shí)訓(xùn)結(jié)果8.通過(guò)全班學(xué)生分組，討論自動(dòng)控制系統(tǒng)的建模、分析和設(shè)計(jì)問(wèn)題，能夠比較各種控制系統(tǒng)性能和設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣，進(jìn)一步提升團(tuán)結(jié)協(xié)作、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。9.1具備良好的身體素質(zhì)，健康的心理狀態(tài),能主動(dòng)與團(tuán)隊(duì)成員溝通合作，高效完成團(tuán)隊(duì)分配的任務(wù)。課堂討論分組討論網(wǎng)絡(luò)討論學(xué)生互評(píng)教師點(diǎn)評(píng)課堂討論成績(jī)記錄三、課程教學(xué)基本內(nèi)容第1章自動(dòng)控制系統(tǒng)的一般概念1.1熟練掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理和方式1.2掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類1.3理解對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求1.4討論日常生活和工程項(xiàng)目中自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)例的簡(jiǎn)單原理和控制結(jié)構(gòu)；完成網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)：知識(shí)點(diǎn)1.自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理、知識(shí)點(diǎn)2.自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類與基本要求、知識(shí)點(diǎn)3.自動(dòng)控制的歷史和發(fā)展教學(xué)要求：能夠描述一個(gè)實(shí)際控制系統(tǒng)的工作原理，識(shí)別控制系統(tǒng)的被控對(duì)象、輸入量、輸出量、反饋量和擾動(dòng)量；能夠識(shí)別系統(tǒng)的控制方式，并說(shuō)明其特點(diǎn)；能夠識(shí)別系統(tǒng)的特征：線性、非線性，時(shí)變、時(shí)不變，連續(xù)、離散，單輸入單輸出、多輸入多輸出，恒值、隨動(dòng)等；明確控制系統(tǒng)性能的基本要求。第2章控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型2.1理解控制系統(tǒng)的時(shí)域數(shù)學(xué)模型2.2熟練掌握控制系統(tǒng)的復(fù)域數(shù)學(xué)模型2.3熟練掌握控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖和信號(hào)流圖2.4討論控制系統(tǒng)各類模型轉(zhuǎn)換的基本要素和等價(jià)性；2.5利用MATLAB工具建立控制系統(tǒng)的各類模型（課外）完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1：典型環(huán)節(jié)的電路模擬完成網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)：知識(shí)點(diǎn)1.控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、知識(shí)點(diǎn)2.傳遞函數(shù)的基本概念與性質(zhì)、知識(shí)點(diǎn)3.控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖與繪制、知識(shí)點(diǎn)4.結(jié)構(gòu)圖的等效變換和簡(jiǎn)化、知識(shí)點(diǎn)5.控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)、知識(shí)點(diǎn)6.信號(hào)流圖和梅森增益公式教學(xué)要求：能夠?qū)?jiǎn)單的電路系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)等根據(jù)其電路原理和力學(xué)原理列寫(xiě)系統(tǒng)的微分方程；熟練利用拉普拉斯變換法求解線性定常系統(tǒng)微分方程；能夠利用泰勒級(jí)數(shù)將非線性系統(tǒng)在平衡點(diǎn)處線性化；能夠解釋傳遞函數(shù)的定義、明確傳遞函數(shù)的性質(zhì)和適用范圍；能夠熟練寫(xiě)出各典型基本環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；能夠根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的等效變換求解系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；能夠利用信號(hào)流圖和梅森公式求解系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。第3章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法3.1理解線性系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的性能指標(biāo)3.2掌握一階系統(tǒng)的時(shí)域分析3.3熟練掌握二階系統(tǒng)的時(shí)域分析3.4了解高階系統(tǒng)的時(shí)域分析3.5熟練掌握線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析3.6熟練掌握線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算3.7分析討論控制系統(tǒng)的各種穩(wěn)態(tài)誤差定義和計(jì)算3.8利用MATLAB工具分析控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)時(shí)域性能（課外）完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目2：二階系統(tǒng)和高階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性分析完成網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)：知識(shí)點(diǎn)1.系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)與性能指標(biāo)、知識(shí)點(diǎn)2.一階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)與性能指標(biāo)、知識(shí)點(diǎn)3.二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)、知識(shí)點(diǎn)4.二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)、知識(shí)點(diǎn)5.高階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)、知識(shí)點(diǎn)6.線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性及勞斯判據(jù)(1)、知識(shí)點(diǎn)7.線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性及勞斯判據(jù)(2)、知識(shí)點(diǎn)8.控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差-穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算、知識(shí)點(diǎn)9.控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差-穩(wěn)態(tài)誤差的消除教學(xué)要求：能夠分析一階系統(tǒng)在典型輸入信號(hào)作用下的輸出響應(yīng)，并通過(guò)一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)分析計(jì)算其性能指標(biāo)；明確不同阻尼比時(shí)二階系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)的位置和其單位階躍響應(yīng)，并計(jì)算欠阻尼時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)和結(jié)構(gòu)參數(shù)；明確線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件，并熟練利用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；能夠利用靜態(tài)誤差系數(shù)法、拉普拉斯變換的終值定理分析、討論計(jì)算和減小或消除穩(wěn)態(tài)誤差的方法；第4章線性系統(tǒng)的根軌跡法4.1理解根軌跡方程4.2熟練掌握根軌跡繪制的基本法則4.3理解廣義根軌跡4.4掌握控制系統(tǒng)的根軌跡法分析4.5討論利用根軌跡法分析磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)讀取系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能4.6利用MATLAB工具繪制控制系統(tǒng)的根軌跡并分析根對(duì)系統(tǒng)性能的影響（課外）完成網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)：知識(shí)點(diǎn)1.根軌跡的基本概念、知識(shí)點(diǎn)2.繪制根軌跡的基本規(guī)則(1)、知識(shí)點(diǎn)3.繪制根軌跡的基本規(guī)則(2)、知識(shí)點(diǎn)4.廣義根軌跡、知識(shí)點(diǎn)5.根軌跡法分析系統(tǒng)性能、知識(shí)點(diǎn)6.增加開(kāi)環(huán)零、極點(diǎn)對(duì)控制系統(tǒng)性能的影響教學(xué)要求：能夠熟練掌握并靈活利用根軌跡方程的幅值條件和相角條件、根軌跡繪制的基本規(guī)則繪制一般根軌跡、參數(shù)根軌跡和零度根軌跡；能夠利用根軌跡方程以及閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性。第5章線性系統(tǒng)的頻域分析法5.1理解頻率特性5.2理解典型環(huán)節(jié)和開(kāi)環(huán)頻率特性5.3熟練掌握奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)5.4掌握穩(wěn)定裕量5.5理解閉環(huán)頻率特性5.6了解系統(tǒng)時(shí)域指標(biāo)估算5.7討論奈氏判據(jù)和系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性指標(biāo)5.8利用MATLAB工具繪制控制系統(tǒng)的Bode圖（課外）完成網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)：知識(shí)點(diǎn)1：頻率特性的基本概念、知識(shí)點(diǎn)2：頻率特性的計(jì)算與圖示、知識(shí)點(diǎn)3：典型環(huán)節(jié)的頻率特性、知識(shí)點(diǎn)4：奈奎斯特(Nyquist)圖的繪制、知識(shí)點(diǎn)5：伯德(Bode)圖的繪制、知識(shí)點(diǎn)6：最小相位系統(tǒng)與非最小相位系統(tǒng)、知識(shí)點(diǎn)7：傳遞函數(shù)的實(shí)驗(yàn)法、知識(shí)點(diǎn)8：奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)、知識(shí)點(diǎn)9：穩(wěn)定裕量的定義、表示與計(jì)算、知識(shí)點(diǎn)10：頻率特性與系統(tǒng)性能的關(guān)系教學(xué)要求：能夠熟練畫(huà)出典型環(huán)節(jié)的奈氏圖和Bode圖；能夠利用三點(diǎn)法和分段疊加法繪制控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)奈氏圖和開(kāi)環(huán)Bode圖；能夠根據(jù)系統(tǒng)的頻率特性確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)；能夠利用奈氏穩(wěn)定判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；能夠分析并計(jì)算系統(tǒng)的穩(wěn)定裕量；能夠分析閉環(huán)頻率特性和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能之間的關(guān)系。第6章線性系統(tǒng)的校正方法6.1理解校正的基本概念和方法6.2熟練掌握串聯(lián)校正6.2理解基本PID控制器參數(shù)調(diào)節(jié)和實(shí)現(xiàn)方法6.3掌握期望頻率特性法校正6.4理解反饋校正和復(fù)合校正6.5討論串聯(lián)滯后校正和串聯(lián)超前校正方法的聯(lián)系和區(qū)別6.6利用MATLAB工具對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行串聯(lián)校正設(shè)計(jì)（課外）完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目3：線性定常系統(tǒng)的幾種常用串聯(lián)校正設(shè)計(jì)方法完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目4：控制系統(tǒng)的綜合性設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)完成網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)：知識(shí)點(diǎn)1.校正的基本概念和方法、知識(shí)點(diǎn)2.串聯(lián)超前校正、知識(shí)點(diǎn)3.串聯(lián)超前校正設(shè)計(jì)及實(shí)例分析、知識(shí)點(diǎn)4.串聯(lián)滯后校正及實(shí)例分析、知識(shí)點(diǎn)5.串聯(lián)滯后超前校正及實(shí)例分析、知識(shí)點(diǎn)6.期望特性校正及實(shí)例分析、知識(shí)點(diǎn)7.PID控制器及設(shè)計(jì)分析、知識(shí)點(diǎn)8.反饋校正的基本原理、知識(shí)點(diǎn)9.復(fù)合校正及實(shí)例分析教學(xué)要求：能夠比較各種校正方法的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)原則的區(qū)別，針對(duì)控制系統(tǒng)具體特征、穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能要求能夠選擇和設(shè)計(jì)合適的校正方案，并求出校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)形式及其控制器實(shí)現(xiàn)。第7章非線性系統(tǒng)分析7.1理解非線性控制系統(tǒng)的特征7.2熟練掌握描述函數(shù)法7.3掌握相平面法7.4討論描述函數(shù)法和相平面法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和自激振蕩7.5利用MATLAB工具繪制非線性系統(tǒng)的相平面圖，分析自激振蕩現(xiàn)象（課外）完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目5：繼電型非線性系統(tǒng)的性能分析完成網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)：知識(shí)點(diǎn)1.非線性系統(tǒng)定義與特征、知識(shí)點(diǎn)2.典型非線性特性分析、知識(shí)點(diǎn)3.描述函數(shù)的定義與求法、知識(shí)點(diǎn)4.組合非線性特性的描述函數(shù)計(jì)算、知識(shí)點(diǎn)5.描述函數(shù)法分析非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性、知識(shí)點(diǎn)6.相平面法的基本概念和繪制方法、知識(shí)點(diǎn)7.奇點(diǎn)和奇線、知識(shí)點(diǎn)8.相平面法分析非線性系統(tǒng)示例教學(xué)要求：能夠分析飽和、死區(qū)、繼電等幾類常見(jiàn)非線性特征；能夠繪制非線性系統(tǒng)描述函數(shù)的負(fù)倒特性曲線，并分析非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性和自激振蕩；能夠確定二階非線性系統(tǒng)的奇點(diǎn)并確定奇點(diǎn)的類型；能夠利用等傾線法繪制非線性系統(tǒng)的相軌跡。第8章線性離散系統(tǒng)的分析8.1理解離散系統(tǒng)的基本概念8.2掌握Z(yǔ)變換理論8.3掌握離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型8.4熟練掌握離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)誤差8.5理解離散系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析8.6討論磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)讀取數(shù)字控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)8.7利用MATLAB工具建立離散系統(tǒng)的模型并分析其穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能（課外）完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目6：離散采樣控制系統(tǒng)分析完成網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)：知識(shí)點(diǎn)1.信號(hào)采樣與采樣控制系統(tǒng)、知識(shí)點(diǎn)2.Z變換及其性質(zhì)、知識(shí)點(diǎn)3.常系數(shù)差分方程求解、知識(shí)點(diǎn)4.脈沖傳遞函數(shù)、知識(shí)點(diǎn)5.離散系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、知識(shí)點(diǎn)6.離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差、知識(shí)點(diǎn)7.離散系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能分析教學(xué)要求：能夠利用z變換法求解閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)；能夠判斷離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性；能夠分析并計(jì)算離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。四、課程考核方式1.《自動(dòng)控制原理》課程（江南大學(xué)卓越課程）是考試課，期末考試方式采用閉卷考試。2.考核形式及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)除期末考試以外，本課程還有實(shí)驗(yàn)、仿真實(shí)訓(xùn)、平時(shí)作業(yè)、課程討論、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)等考核形式，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下。表格4-1作業(yè)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)A90-100B80-89C70-79D60-69E0作業(yè)嚴(yán)格按要求并及時(shí)完成，邏輯性強(qiáng)，正確率至少90%，沒(méi)有抄襲情況。（依據(jù)作業(yè)書(shū)寫(xiě)工整清晰程度、正確率大小酌情給分）作業(yè)嚴(yán)格按要求并及時(shí)完成，正確率80%至89%，沒(méi)有抄襲情況。（依據(jù)作業(yè)書(shū)寫(xiě)工整清晰程度、正確率大小酌情給分）作業(yè)按要求并及時(shí)完成，正確率70%至79%，沒(méi)有抄襲情況。（依據(jù)作業(yè)書(shū)寫(xiě)工整清晰程度、正確率大小酌情給分）作業(yè)遲交，或正確率60%至69%，或完成率60%至69%，老師指出后改正態(tài)度端正并補(bǔ)充完成。沒(méi)有抄襲情況。（依據(jù)作業(yè)完成態(tài)度、正確率大小酌情給分）作業(yè)有抄襲或部分抄襲、或正確率60%以下、或完成率60%以下表格4-2實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)訓(xùn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)90-10080-8970-7960-6950-59技能嫻熟、結(jié)果正確結(jié)果正確、速度有待提高按時(shí)完成，結(jié)果不完全正確沒(méi)有按時(shí)完成，結(jié)果不正確缺席或結(jié)果完全不正確表格4-3課堂討論評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)90-10080-8970-7960-6950-59思路清晰、條理分明，能夠清晰描述問(wèn)題或陳述觀點(diǎn)；能夠提出一種或多種解決方案；能夠正確、合理地和聽(tīng)眾進(jìn)行溝通，交流。能夠正確闡述問(wèn)題或陳述觀點(diǎn)，能夠提出一種正確的解決方案，但缺乏條理。和聽(tīng)眾溝通順利。能夠提出一種正確的解決方案，但闡述問(wèn)題或陳述觀點(diǎn)不夠清楚，缺乏條理，表述有缺陷。闡述問(wèn)題或陳述觀點(diǎn)缺乏條理，提出的方案不完全可行，通過(guò)交流和溝通能夠得到糾正。不能提出正確的解決方案，不能有邏輯性地表達(dá)個(gè)人觀點(diǎn)。表格4-4網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)100分70分0分獲得中國(guó)大學(xué)MOOC網(wǎng)站頒發(fā)的江南大學(xué)《自動(dòng)控制原理》課程學(xué)習(xí)優(yōu)秀證書(shū)。獲得中國(guó)大學(xué)MOOC網(wǎng)站頒發(fā)的江南大學(xué)《自動(dòng)控制原理》課程學(xué)習(xí)合格證書(shū)。未完成網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，未獲得中國(guó)大學(xué)MOOC網(wǎng)站頒發(fā)的江南大學(xué)《自動(dòng)控制原理》課程學(xué)習(xí)合格證書(shū)。3.課程總評(píng)成績(jī)采用百分制，成績(jī)的具體計(jì)算方式為：平時(shí)成績(jī)40%（課堂討論10%，課外仿真實(shí)訓(xùn)10%，課外作業(yè)10%，網(wǎng)絡(luò)課外在線學(xué)習(xí)10%），模擬電路平臺(tái)實(shí)驗(yàn)成績(jī)10%，期末考試50%。中國(guó)大學(xué)MOOC學(xué)習(xí)網(wǎng)站《自動(dòng)控制原理課程》共有58個(gè)知識(shí)點(diǎn)視頻，一學(xué)期內(nèi)安排8次單元測(cè)驗(yàn)（每次20題，每題5分），4次作業(yè)（每次5題，每題20分），期末測(cè)驗(yàn)考試1次（每次20題，每題5分），網(wǎng)絡(luò)討論（每章至少回復(fù)2個(gè)討論題，回復(fù)內(nèi)容至少被5個(gè)人點(diǎn)贊，一學(xué)期至少發(fā)起2個(gè)討論），最后網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)總評(píng)成績(jī)具體計(jì)算方式為：8次單元測(cè)驗(yàn)40%，4次作業(yè)20%，討論回復(fù)10%，考試30%。五、學(xué)時(shí)分配表教學(xué)內(nèi)容講課時(shí)數(shù)實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)實(shí)踐學(xué)時(shí)上機(jī)時(shí)數(shù)自學(xué)時(shí)數(shù)習(xí)題課討論時(shí)數(shù)第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)的一般概念22第二章控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型622第三章線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法424第四章線性系統(tǒng)的根軌跡法42第五章線性系統(tǒng)的頻域分析法62第六章線性系統(tǒng)的校正方法644第七章非線性系統(tǒng)分析622第八章線性離散系統(tǒng)的分析622合計(jì)401220總計(jì)72六、參考教材主教材：1.潘豐,徐穎秦主編.自動(dòng)控制原理(第2版)[M]，北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2015.2.潘豐,徐穎秦主編.自動(dòng)控制原理學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與習(xí)題解答(第2版)[M]，北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2015.參考教材：1.胡壽松.自動(dòng)控制原理（第五版）[M].北京:科學(xué)出版社，2007.2.胡壽松.自動(dòng)控制原理簡(jiǎn)明教程[M].北京:科學(xué)出版社，2005.3.王劃一等.自動(dòng)控制原理[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2001.4.[美]KatsuhikoOgata著，楊艷娟縮編.ModernControlEngineering(FourthEdition)[M].北京：電子工業(yè)出版社,2007.5.胡壽松.自動(dòng)控制原理習(xí)題解析[M].北京:科學(xué)出版社，2007.6.鄒伯敏.自動(dòng)控制理論(第3版)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008.七、有關(guān)說(shuō)明先修課程：數(shù)學(xué)（含高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、復(fù)變函數(shù)與積分變換等）、電路理論（無(wú)源網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方法等）、電子技術(shù)基礎(chǔ)（含模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)等）、大學(xué)物理等。后續(xù)課程：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，過(guò)程控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，為其提供所應(yīng)用的分析、設(shè)計(jì)的基本理論和方法。學(xué)生自學(xué)部分的內(nèi)容與要求：通過(guò)自控原理的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維能力，樹(shù)立理論聯(lián)系實(shí)際的科學(xué)觀點(diǎn)和提高綜合與分析問(wèn)題的能力，使學(xué)生在定性分析能力、定量估算能力、綜合運(yùn)用能力以及初步聯(lián)系工程實(shí)際能力等方面有所提高。本課程的特點(diǎn)是理論性強(qiáng)，數(shù)學(xué)要求高，密切聯(lián)系工程實(shí)際。為了鞏固和加深所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，以課內(nèi)外問(wèn)題研討和計(jì)算機(jī)編程模擬實(shí)訓(xùn)等形式，訓(xùn)練學(xué)生必要的計(jì)算和編程技能具有一定的必要性。是否雙語(yǔ)教學(xué)：否雙語(yǔ)教學(xué)的要求與比例：10%MOOC在線學(xué)習(xí)網(wǎng)址：/course/JIANGNAN-1001754300其他需要說(shuō)明的事項(xiàng)：本課程根據(jù)學(xué)生的作業(yè)、課堂討論、課外實(shí)踐與輔導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)成績(jī)等，以及學(xué)生、教學(xué)督導(dǎo)的反饋情況，及時(shí)更新每年的課后作業(yè)要求或課外輔導(dǎo)內(nèi)容，并對(duì)教學(xué)中不足之處進(jìn)行改進(jìn)，并在下一輪課程教學(xué)中持續(xù)改進(jìn)提高，確保相應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成。時(shí)數(shù)總時(shí)數(shù)講課討論課實(shí)驗(yàn)實(shí)踐設(shè)計(jì)考試考查教學(xué)計(jì)劃上時(shí)數(shù)7242228實(shí)給時(shí)數(shù)7242228√教學(xué)日歷學(xué)年第1學(xué)期課程_自動(dòng)控制原理_院、系__物聯(lián)網(wǎng)學(xué)院_專業(yè)__自動(dòng)化_年級(jí)班號(hào)周次教學(xué)進(jìn)程安排講課時(shí)數(shù)實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)討論時(shí)數(shù)教學(xué)內(nèi)容(分章、題目名稱和大型作業(yè))名稱22討論1：2第2章線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型§2-1時(shí)域模型；2§2-2復(fù)域模型；2§2-3結(jié)構(gòu)圖；§2-4信號(hào)流圖和梅遜公式2討論2：不同類型系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的相似性，習(xí)題分析。2控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法§3-1時(shí)域響應(yīng)及性能指標(biāo)；§3-2一階系統(tǒng)性能分析；2§3-3二階及高階系統(tǒng)分析；2討論3：參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。2§3-3穩(wěn)定性分析；§3-4穩(wěn)態(tài)誤差分析2討論4：參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性及穩(wěn)態(tài)性能的影響；習(xí)題分析。2實(shí)驗(yàn)一、典型環(huán)節(jié)模擬研究2第4章線性系統(tǒng)的根軌跡法§4-1基本概念；§4-2繪制法則；2實(shí)驗(yàn)二、典型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能分析2§4-3根軌跡分析法2討論5：增加零極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)根軌跡圖及系統(tǒng)性能的影響，習(xí)題討論。2第5章控制系統(tǒng)的頻域分析法§5-1頻率特性；§5-2乃氏圖；2§5-3Bode圖；2討論6：分析討論Bode圖與系統(tǒng)性能的關(guān)系。2§5-4乃氏穩(wěn)定判據(jù)；§5-5相對(duì)穩(wěn)定性；§5-6傳遞函數(shù)的實(shí)驗(yàn)確定2討論7：系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性的影響因素；習(xí)題討論。2第6章控制系統(tǒng)的校正§6-1概述；§6-2校正裝置及其特性；2§6-3頻率法串聯(lián)校正2討論8：三種串聯(lián)校正的特點(diǎn)、作用及應(yīng)用，習(xí)題討論。2§6-4工程法串聯(lián)校正；2討論9：工程法校正的應(yīng)用實(shí)例分析。2實(shí)驗(yàn)三、系統(tǒng)校正研究；2第7章非線性系統(tǒng)分析§7-1非線性系統(tǒng)概述；2§7-2描述函數(shù)法；2討論10：典型非線性特性及其應(yīng)用。習(xí)題討論。2§7-3相平面法。2實(shí)驗(yàn)四、典型非線性環(huán)節(jié)研究2第8章線性離散系統(tǒng)的分析§8-1離散系統(tǒng)概述；§8-2信號(hào)的采樣與復(fù)現(xiàn)；2§8-3離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型2§8-4線性離散系統(tǒng)的性能分析2討論11：脈沖傳遞函數(shù)和離散系統(tǒng)的性能分析，習(xí)題討論?？荚?282272注：1.每次課堂討論的內(nèi)容僅作參考，可根據(jù)上課情況及學(xué)生